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2017年第58期(总第3075期) 导报二版
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职校生缘何能在国际竞赛拔头筹?
把工匠精神发挥到极致
■本报记者鲁磊
《教育导报》2017年第58期(总第3075期) 导报二版

学生正在铺陈碳纤维(图片由学校提供)

“成都!成都!”日前,在美国西雅图“2017年国际大学生超轻复合材料桥梁竞赛”上,当自重424克的碳纤维工字梁承重达11044磅(5 .014吨)时,现场观众发出这样的惊呼。他们从来没有听过这所位于中国西部的职业学校,只记住了校名的前两个字。

这款超轻、超载荷的碳纤维工字梁的设计和制作者,是成都航空职业技术学院的一群大二、大三学生,他们以全场最高的载荷重量比夺得冠军。

碳纤维工字梁是当今复合材料结构设计代表性的项目。该项目要求用碳纤维材料设计制作一个满足尺寸要求的工字梁模型,比赛的作品在力学试验机上进行压力测试,根据比赛规则,承载能力达到9000磅(4 .086吨)就比谁的作品更轻,最轻的胜出。

“我们在为减轻每一克重量而努力!”学生团队指导教师之一、学校通用航空学院副院长易磊隽说,近10年来,碳纤维被广泛运用于航空、轨道交通等领域,如航空历史上首架超远程客机波音787,碳纤维复合材料使用量就达61%。“材料越轻,载荷越大,速度越快,同时燃料消耗和污染排放也就越少。目前,我们的作品在重量和强度上,已经远远高于行业用材标准。”易磊隽说,自学校2015年参加该比赛以来,仅工字梁项目的重量,已从484克降低到424克,而一同比赛的其他高校,作品重量多在800克以上。

国际大学生超轻复合材料桥梁竞赛由国际先进材料与工艺技术学会主办,该协会汇聚了全球复合材料行业最顶尖的科研和商业机构,每年举办的大赛也备受学界和业界关注。本届大赛吸引了纽约大学、华盛顿大学等全球20余所大学的84支参赛队参加。经过3天的角逐,代表中国参赛的成都航空职业技术学院学生夺得碳纤维工字梁、碳纤维箱型梁、碳纤维回收、开放设计4个赛项冠军,并以总成绩第一荣获团体总冠军。

一所名不见经传的职业学校,为何能在国际竞赛中拔得头筹?

冯桂诞是该院复合材料专业的大二学生,也是此次比赛中开放设计项目组组长。从拿到今年的比赛规则,到设计出参赛作品,他带领组员经过5个月的准备,一次又一次的反复试验,最终做出了重量仅为537克的作品,并一举夺得该项目冠军。

“要做到产品既轻且强,关键在于碳纤维的排列铺陈方式。”冯桂诞撕了撕手中黑色的碳纤维条说,每条碳纤维直径仅有0 .1毫米,比头发丝还要细。他们需要把这些碳纤维用手工进行排列,排完一层又一层,每条纤维不能打弯、重叠,纤维间更不能有空隙,否则,就会影响强度。

“目前,碳纤维的铺陈自动化程度不高,尤其是复杂零部件,完全依靠手工制作,这考验着选手精细的操作能力。”易磊隽说,每次作品经过压力测试后,学生们便会找到断面研究问题,然后再重新建模、铺陈,这样的过程需要重复无数次。“像作品中一个两毫米厚的碳纤维片,一个学生要静下心来铺陈一个星期。”

“好的材料被研发出来,必须要用得好,才能体现价值。”易磊隽说,这次在国际赛事上夺冠,说明我们的职业教育要发展得好,必须执著于“用好”,把工匠精神发挥到极致。